Hervé Henry
L’écriture est une approach culturelle ancestrale. Il y a des milliers d’années, les humains gravaient déjà des signes et des symboles sur des dalles de pierre. Les écritures sont devenues beaucoup in addition sophistiquées depuis, mais un element reste le même : que l’écrivain utilise un alphabet cunéiforme ou moderne, un substrat solide, comme de l’argile ou du papier, est nécessaire pour fixer les buildings écrites en put.
Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU), de la TU Darmstadt et de l’Université de Wuhan se demandent comment écrire dans un fluide en vrac comme l’eau sans fixer de substrats. Le strategy ne serait pas sans rappeler la façon dont les avions laissent derrière eux des traînées de vapeur tridimensionnelles lorsqu’ils traversent le ciel – comparé à l’écriture bidimensionnelle avec un stylo sur du papier sec. Lorsque vous trempez la plume d’un stylo-plume dans l’eau et essayez d’écrire quelque selected avec dans l’eau, vous n’aurez bien sûr que peu de succès. Le mouvement de la plume relativement grande dans l’eau crée des turbulences qui finiront par éradiquer toutes les traces d’encre laissées. Mais comme l’indique le nombre de Reynolds, c’est-à-dire le facteur utilisé pour calculer le débit du fluide : as well as l’objet en mouvement est petit, furthermore le nombre de vortex qu’il créera est faible. Cependant, pour en profiter, il faudrait un stylo vraiment minuscule, ce qui nécessiterait un réservoir d’encre massif qui annulerait l’effet du stylo minuscule.
Une perle échangeuse d’ions servant de stylo
L’équipe de chercheurs a décidé d’adopter une toute nouvelle stratégie pour surmonter ce problème inhérent : “Nous avons mis l’encre directement dans l’eau et utilisons une microbille constituée d’un matériau échangeur d’ions d’un diamètre de 20 à 50 microns comme instrument d’écriture, ” a expliqué le professeur Thomas Palberg de JGU. Cette perle est si petite qu’elle ne génère aucun tourbillon. Le as well as astucieux est que la perle échange les cations résiduels dans l’eau contre des protons, modifiant ainsi la valeur locale du pH de l’eau. Si la perle est roulée sur la base d’un bain-marie, elle trace une trace invisible d’un pH additionally faible dans le liquide. Cela apparel les particules d’encre et celles-ci s’accumulent dans le chemin délimité par la pointe à bille. Le résultat est une fantastic ligne de quelques centièmes de microns de largeur, délimitant la zone où le pH est le plus bas.
Pour écrire une lettre dans l’eau, il suffit d’incliner le bain-marie de manière à ce que la perle bouge pour tracer le caractère souhaité. “Lors de nos premières tentatives, nous avons déplacé le bain-marie à la primary, mais nous avons depuis construit une bascule programmable”, a poursuivi Palberg. “Dans un bain-marie pas additionally grand qu’une pièce d’un euro, nous avons pu produire un motif basic ressemblant à une maison de la taille du titre d’un caractère “I” dans une law enforcement de 18 factors, puis l’avons observé au microscope. Mais nous n’en sommes encore qu’à la section préliminaire. » Tout type de forme écrite pouvant être produite à l’aide de lignes continues peut être facilement reproduite, comme l’ont montré d’autres simulations. De furthermore, des interruptions, telles que des coupures entre des lettres distinctes, pourraient également être obtenues automobile, par exemple, le processus d’échange d’ions pourrait être activé et désactivé à volonté à l’aide de methods d’exposition à la lumière. Même l’effacement et la correction de ce qui a été écrit sont possibles.
Un effet non spécifique qui peut être utilisé de diverses manières
Le professeur Benno Liebchen et Lukas Hecht de la TU Darmstadt ont développé un modèle théorique qui explique le mécanisme qui rend viable l’écriture dans l’eau. Les simulations correspondantes ont démontré que ce mécanisme est un effet générique et non spécifique et pourrait donc être utilisé sous une grande variété de formes, selon Liebchen, qui dirige le groupe Théorie de la matière molle à l’Institut de physique de la matière condensée ( IPKM) à la TU Darmstadt. “En moreover des billes faites de résines échangeuses d’ions, des ‘stylos’ constitués de particules pouvant être chauffées par des lasers pourraient être utilisés ou même des micro-nageurs orientables individuellement”, a-t-il noté. “Cela pourrait même permettre une écriture parallèle étendue des buildings dans l’eau. Par conséquent, le mécanisme pourrait également être utilisé pour générer des modèles de densité très complexes dans les fluides.”
Une implication importante des simulations théoriques est que cette nouvelle forme d’écriture n’est pas contrainte par la nécessité d’une base pour le récipient de fluide automobile l’effet n’est pas spécifique quant à l’endroit où il se produit dans le liquide. Il suffirait que l’encre soit transportée rapidement jusqu’aux contours « écrits » et que ceux-ci ne disparaissent que par diffusion pour que les lignes restent bien visibles pendant une dizaine de minutes. Grâce à des encres « adhésives » sensibles aux UV, il pourrait même s’avérer attainable de fixer les lignes et les lettrages in addition longtemps. Il existe de nombreuses variantes potentielles qui pourraient être réalisées en utilisant différents composants sous la forme de l’instrument d’écriture, du sort de trace dessinée, de l’encre ou de la forme de direction utilisée. Une solution consisterait à utiliser de l’encre fluorescente et plusieurs billes d’écriture très légères qui pourraient être déplacées dans le fluide en trois dimensions à l’aide d’une pince optique. Cela donnerait non seulement lieu à des formes luminescentes, mais pourrait également être utilisé pour la structuration 3D de fluides. “Notre nouvelle approche est très robuste et présente un potentiel de modularité extrême”, a souligné Palberg. “Et il peut être développé de manières exceptionnellement larges.”
Les chercheurs ont récemment publié un article sur leurs découvertes dans Small.
